[发明专利]一种低温芯片工作状态的观测装置及观测方法

说明书

本发明涉及低温测试技术领域，具体地说，是一种低温芯片工作状态的观测装置及观测方法，用于低温芯片工作状态及工作环境的测量，观测装置包括密封窗片、透镜、远红外探测阵列、外壳、平移台和计算机；透镜对被测低温芯片的不同区域进行成像，观测时，透镜和远红外探测阵列安装于外壳上，并通过平移台实现整个观测装置的位置移动，使得在某一位置上，被测低温芯片中某一区域的辐射透过密封窗片后成像于远红外探测阵列上，通过计算机上的控制软件分别记录低温芯片不同区域的远红外图像以及这些图像随时间的变化，从而实现对低温芯片工作状态的观测和分析。本发明提出的观测装置具有体积小、成本低、结构简单、观测速度快、使用方便等优点，特别适合低温芯片工作状态的观测和分析。

技术领域

本发明涉及低温测试技术领域，具体地说，是一种低温芯片工作状态的观测装置及观测方法，用于低温芯片工作状态及工作环境的测量。

背景技术

低温芯片是指工作在低温环境下的芯片，与工作在常温下的芯片相比，低温芯片通常具有噪声低、能量效率高、工作性能优异等特点。尽管低温芯片使用起来并不方便，但在一些需要达到芯片极限性能、或者芯片只能工作于低温环境下的应用场景，低温芯片的使用具有不可替代性。因此，低温芯片工作环境的观测是保证芯片正常工作，判断芯片是否正常的重要手段，也是发挥低温芯片优异性能的重要基础。

低温芯片的工作环境需要采用真空绝热，尤其是当环境温度小于200K时，低温环境的实现对真空度要求较高。由于低温环境存在于绝热腔体内部，腔体材料通常是金属，除了密封窗口处，大部分都难以用肉眼或可见光显微镜来直接观测，尤其是一些应用场景中密封窗口的材料对可见光是不透明的。因此，亟需构建一种观测装置和观测方法，来及时地记录低温芯片的工作状态及其工作环境，并在不开真空腔的情况下判断出芯片是否处于正常工作状态。

现有公开技术中，申请号为201510432413.1，名称为“一种根据芯片温度来保护芯片的方法、系统及芯片”的发明专利提供一种根据芯片温度来保护芯片的方法、系统及芯片，在处理器处于高温状态时通过降低处理器的工作频率来降低温度，在处理器处于低温状态时通过降低处理器的工作频率来避免处理器在低温时高频工作，以防止处理器损坏，但是，该专利披露的技术方案不适用于真空绝热环境下的芯片状态的观察和测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低温芯片工作状态的观测装置及观测方法，实现低温芯片工作状态及其工作环境的快速观测，本发明采用可实时工作的远红外探测阵列，实现对低温芯片工作状态的实时观测，通过配置高阻硅透镜和三维平移台，实现对低温芯片不同位置的精确观测和分析，可提高芯片工作状态的判断速度，加快芯片性能的测试速度。

本发明披露的一种低温芯片工作状态的观测装置，包括透镜、远红外探测阵列、平移台和计算机，透镜和远红外探测阵列设置在平移台上，透镜与平移台垂直，远红外探测阵列采用有线或无线的方式连接到安装有成像软件的计算机上，还包括外壳，外壳设置在平移台上，外壳内封装透镜、远红外探测阵列。

在上述技术方案中，透镜对被测低温芯片的不同区域进行成像，观测时，透镜和远红外探测阵列安装于外壳上，并通过平移台实现整个观测装置的位置移动，使得在某一位置上，被测低温芯片中某一区域的辐射透过密封窗片后成像于远红外探测阵列上，远红外探测阵列上产生的电信号连接至计算机，由计算机上的成像软件控制，通过计算机上的控制软件分别记录低温芯片不同区域的远红外图像以及这些图像随时间的变化，从而实现对低温芯片工作状态的观测和分析。

本发明的进一步改进，透镜为双凸透镜，优选的，为双面镀远红外增透膜的高阻硅透镜。

本发明的进一步改进，远红外探测阵列的工作波长为10μm-200μm。

本发明的进一步改进，外壳的材质为铝合金。

本发明的进一步改进，平移台为电动三维平移台。